JPH01136131A - 導波型光スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、導波路中を伝搬する光信号の進行方向を電気
的に切換え制御する導波型光スイッチに関するものであ
る。

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、西原・巻毛・栖
原著ｆ光集積回路」１版（昭６Ｏ−２−２５）オーム社
Ｐ、３０４−３０７に記載されるものがあった。以下、
その構成を図を用いて説明する。

第２図は従来の方向性結合器の方式導波型光スイッチの
一構成例を示す斜視図である。

この光スィッチは、電気光学効果を有する基板１上に、
２本の導Ｊｌ？８２．３が近接して配置形成され、さら
にその導波路２．３の結合領域上に電極４，５が設けら
れ、その電極４，５に印加する電圧Ｖ□によって結合領
域下の導波路２，３の屈折率が制御できる構造となって
いる。結合領域の長さしは、電圧Ｖ□を印加していない
場合に、−方の導波路２（または３）に入力された光が
他方の導波路３（または２）から出力される長さに設定
されている。

電極４，５に電圧Ｖ。を印加することにより、２つの導
波路２，３の共鳴条件が破れ、一方の導波路２（または
３）に入った光は同じ導波路２（または３）から出力さ
れるようになる。一方の導波路２（または３）から入っ
た光が同じ導波路２（または３）から完全に出力される
ために、２つの導波路２，３の伝搬定数差Δβ（＝電圧
Ｖ。

に比例）が、例えば次式で示すようにある一定の値であ
る必要がある。

π この種の光スィッチは、動作電圧Ｖｏを比較的低くする
ことができ、さらに光の伝搬損失も少ないという利点を
有している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記構成の光スィッチでは、前要である
が、その動作電圧Ｖｏが比較的高いため、耐電圧構造に
よる光スイツチ素子の製造の困難性と大型化、さらに消
費電力の増大を招くという問題点があった。

本発明は前記従来技術が持っていた問題点として、動作
電圧が比較的高い点について解決しな導波型光スイッチ
を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記問題点を解決するために、複数本の導波路
を近接して、並置し、その各導波路の結合領域上に電極
をそれぞれ設けた方向性結合器方式の導波型光スイッチ
において、前記導波路の間隔を、前記結合領域の両端か
ら中央へ向って広げるようにしたものである。

（作用） 本発明によれば、以上のように導波型光スイッチを構成
したので、結合領域における導波路間の伝搬定数差が小
さくなり、それによって光スイツチ切換えの動作電圧が
減少する。従って前記問題点を除去できるのである。

（実施例） 第１図は本発明の第１の実施例を示す方向性結合器方式
の導波型光スイッチの斜視図である。

この光スィッチは、ニオブ酸リチウム （Ｌ　ｉ　ＮｂＯ３）の単結晶基板や、ガリウム・ヒ素
（ＧａＡｓ）等の化合物半導体基板等のように電気光学
効果を示す基板１０を有し、その基板１０上には２本の
導波路１１．１２が近接して配置形成されている。導波
路１１．１２の結合領域１３において、その結合領域１
３の両端では導波路１１．１２間の光の結合を得るため
に導波路間隔が小さく、例えば３〜５μｍ程度に設定さ
れ、結合領域１３の両端から中央に向って導波路間隔が
広げられている。結合領域１３における２本の導波路１
１．１２上には、それぞれ電極１４゜１５が設けられ、
さらにその各電極１４．１５の外側にはそれらに沿って
電極１６．１７がそれぞれ設けられている。

結合領域１３における導波路１１と１２の間隔の広げ方
は、特定の関数に従うものとする。例えば、導波路１１
と１２の間の結合係数の変化が次式に従うものとする。

但し、Ｋｏ；・導波路間隔の最小箇所の結合係数 Ｌ；結合領域１３の長さ Ｚ；導波光の伝搬距離（−〇〜Ｌ） （２）式において、電極１４〜１７に電圧を印加してい
ない場合に、一方の導波路１１（または１２）に入力さ
れた光が他方の導波路１２（または１１）から出力され
る状態（クロス状態）とするために、例えば π に設定する。

そして電極１５．１６に正極性の電圧Ｖ。、及び電極１
４．１７に負極性の電圧ＶＯをそれぞれ印加すれば、２
つの導波路１１．１２の共鳴条件が破れ、一方の導波路
１１（または１２）に入った光は同じ導波路１１（また
は１２）から完全に出力される状態（バー状態）となる
。従って、電極１４〜１７に印加する所定極性の電圧■
。をオン、オフすれば、導波路１１．１２中を伝搬する
導波光の方向をクロス状態とバー状態に切換えることが
できる。

第３図は従来と第１の実施例とのクロストーク（Δβ・
Ｌ／π）が、縦軸にクロス方向の導波路出力端へのクロ
ストーク量（ｄＢ）がそれぞれとられている。実線Ａは
第１の実施例のクロストーク特性、破線Ｂは従来のクロ
ストーク特性である。

第３図から明らかなように、第１の実施例の実線Ａでは
Δβ・Ｌ／π′；１．２０でクロス状態とバー状態の切
換えが行われるに対し、従来の破線ＢではΔβ・Ｌ／π
；１．６８でクロス状態とバー状態の切換えが行われる
。そのため、第１の実施例では従来のものに比べて約１
／１．４だけ動作電圧を減少させることができ、それに
よって消費電力の減少と、耐電圧構造の簡略化に伴なう
製造の容易化、及び光スイツチ素子の小型化が図れる。

なお、第１図では導波路１１．１２上の２つの電極１４
．１５の他に、その外側部に２つの電極１６．１７を設
けている。結合領域１３の中央部では２つの導波路１１
．１２の間隔が広くなり、その上の電極１４．１５間の
電界強度が小さくなって動作電圧の増大を招くおそれが
ある。そこで、電Ｂ１１６．１７を設けて電極１４．１
５間の電界強度を大きくし、動作電圧が大きくなること
を防止している。ただし、導波路１１と１２の間隔の広
げ方によっては、電極１６．１７を省略することも可能
である。

第４図は本発明の第２の実施例を示す方向性結合器方式
の導波型光スイッチの斜視図であり、第１図中の要素と
同一の要素には同一の符号が付されている。

この光スィッチでは、第１の実施例の４つの電極１４，
１５，１６．１７をその長手方向に対してそれぞれ２分
割し、８つの電極１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ、１
６ａ、１６ｂ、１７ａ。

１７ｂとしている。そして電極１４ｂ、１５ａ。

１６ａ、１７ｂに正極性の電圧Ｖ。を、他の電極１４ａ
、１５ｂ、１６ｂ、１７ａに負極性の電圧Ｖｏをそれぞ
れ印加すれば、クロス状態が得られれる。また、電極１
５ａ、１５ｂ、１６ａ。

１６ｂに正極性の電圧Ｖ。を、その他の電極１４ａ、１
４ｂ、１７ａ、１７ｂに負極性の電圧Ｖｏを印加すれば
、バー状態が得られる。

この実施冊では、各型；ｆＩ＋１４ａ、１４ｂ　〜１７
ａ、１７ｂに印加する電圧Ｖ。の極性を変えることによ
り、クロス状態とバー状態の切換えが行え、第１の実施
例とほぼ同様に、従来のものよりもより小さな動作電圧
で切換え動作が可能になるという利点を有している。ま
た、第１の実施例と同様に、電極１６ａ、１６ｂ、１７
ａ、１７ｂは省略することも曳能である。

なお、本発明は図示の実施例に限定されず、例えば第１
図及び第４図における結合領域１３中のくの字形導波路
１１．１２を円弧形等の他の形状にすると共に、それに
対応して電極形状を変形する等、種々の変形が可能であ
る。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、導波路の
間隔を結合領域の両端から中央へ向って広げたので、導
波路間の伝搬定数差が小さくなり、光スイツチ切換えの
動作電圧が減少する。そのため、消費電力の減少、耐電
圧構造の簡略化に伴なう製造の容易化と光スイツチ素子
の小型化という効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す光スィッチの斜視
図、第２図は従来の光スィッチの斜視図、第３図は第１
図及び第２図の光スィッチのクロストーク特性図、第４
図は本発明の第２の実施例を示す光スィッチの斜視図で
ある。 １０・・・・・・基板、１１．１２・・・・・・導波路
、１３・・・・・・結合領域、１４〜１７，１４ａ、１
４ｂ〜１７ａ、１７ｂ・・・・・・電極。 出願人代理人　　柿　　本　　恭　　酸第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数本の導波路を近接して並置し、その各導波路の
   結合領域上に電極をそれぞれ設けた導波型光スイッチに
   おいて、 前記導波路の間隔を、前記結合領域の両端から中央へ向
   って広げたことを特徴とする導波型光スイッチ。 ２、前記電極を前記導波路の長手方向に対して２分割し
   た特許請求の範囲第１項記載の導波型光スイッチ。